Strona używa plików cookies więcej

Badania / Wydarzenia

Speleomykologia, czyli grzyby w ekosystemach podziemnych

Zachęcamy do przeczytania artykułu uniwersyteckich naukowców: Rafała Ogórka, Justyny Borzęckiej, Agaty Piecuch oraz Mateusza Sperudy z Zakładu Mykologii i Genetyki Instytutu Genetyki i Mikrobiologii.

Jaskinie, kopalnie oraz inne obiekty podziemne kojarzą się zwykle ludziom z górnictwem, miejscami kryjówek zwierząt lub ludzi w dawnych czasach. Obecnie są także wielkimi atrakcjami turystycznymi ze względów wizualnych (np. nacieki jaskiniowe) i kulturowych. Zapominamy, że w tego typu miejscach mogą występować także mikroorganizmy, a jedną z ważniejszych grup są grzyby mikroskopijne.

Badaniem grzybów mikroskopijnych jak i kapeluszowych w ekosystemach podziemnych zajmuje się speleomykologia. W zakres jej badań wchodzi określanie liczebności zarodników i innych organów tworzących kolonie grzybów (zasiedlających m.in. skały, wodę, powietrze, materię organiczną oraz zwierzęta bytujące w ekosystemach podziemnych), jak i kontrola czynników wpływających na występowanie grzybów w tych obiektach. Ważnym elementem jest także monitoring zarodników grzybów zawieszonych w powietrzu w celu określenia bezpieczeństwa biologicznego danego obiektu. W ekosystemach podziemnych spotyka się głównie grzyby mikroskopijne, a bardzo rzadko owocniki i zarodniki grzybów makroskopijnych. Należy zaznaczyć, że badania mykologiczne obiektów podziemnych prowadzone są od lat 60. ubiegłego stulecia, lecz samo pojęcie „speleomykologia” zostało po raz pierwszy użyte w literaturze światowej w 2014 roku w pracy pt. Speleomycological research in underground Osówka complex in Sowie Mountains (Lower Silesia, Poland).  Pojęcie to wprowadzili do obiegu polscy badacze: prof. dr hab. Wojciech Pusz i dr hab. inż. Rafał Ogórek.

Ekosystemy podziemne są specyficznymi miejscami ze względu na występujący w nich mikroklimat, m.in. wysoką wilgotność powietrza sięgającą często 100%, utrzymującą się niską temperaturę, brak światła i małą zasobność materii organicznej. Są to warunki mało sprzyjające dla występowania i rozwoju większości organizmów. Dlatego też większość obiektów podziemnych określana jest jako ekosystemy heterotroficzne, czyli te niepełne, pozbawione producentów i którym brak samowystarczalności. Wszelka materia występująca w tych ekosystemach jest nanoszona z zewnątrz oraz pochodzi z odchodów i szczątków występujących tam zwierząt, np. nietoperzy. Oczywiście istnieją wyjątki od tej reguły. Jednym z nich jest jaskinia Movile (rum. Peştera Movile) w Rumunii, której ekosystem ma charakter chemolitoautotroficzny. Jaskinia ta posiada wyjątkowy podwodny ekosystem, który bogaty jest w siarkowodór i dwutlenek węgla, z bardzo niewielką zawartością tlenu. Szacuje się, że życie w tym obiekcie było odseparowane od świata zewnętrznego przez ostatnie 5,5 miliona lat.

Specyficzny mikroklimat obiektów podziemnych wpływa także na postać występujących w nich mikroorganizmów, szczególnie grzybów mikroskopijnych. Większość drobnoustrojów nie wykazuje aktywnego wzrostu w tego typu ekosystemach, ale mogą one, podobnie jak wydzielane przez nie związki, być obecne w bioaerozolu, czyli frakcji biologicznej powietrza. Grzyby występujące w powietrzu mogą negatywnie oddziaływać na zdrowie ludzi i zwierząt, zarówno w zakresie przekroczenia ogólnych norm ilościowych (liczby zarodników w 1 m3 powietrza) jak i występowania specyficznych taksonów. Dobrym przykładem są grzyby z rodzaju Cladosporium i Alternaria, powszechnie występujące w powietrzu atmosferycznym (jak i w podziemiach), które mogą wywoływać alergie u osób uczulonych. Dlatego tak ważny jest wspominany monitoring aeromykologiczny obiektów podziemnych. Z kolei, Pseudogymnoascus destructans (znany wcześniej jako Geomyces destructans) jest odpowiedzialny za wywoływanie zespołu białego nosa u nietoperzy, czyli WNS (ang. white-nose syndrome). Grzyb ten atakuje hibernujące w podziemiach nietoperze poprzez wzrost na ich błonach lotnych i pyskach. W konsekwencji prowadzi to do utraty tkanki tłuszczowej i masy ciała, odwodnienia, zaburzenia równowagi elektrolitowej, nadmiernej aktywności podczas zimy, a w ostateczności do śmierci. Szczególnie w USA i Kanadzie jest opisywany masowy pomór tych małych ssaków spowodowany infekcją P. destructans. Należy jednak zaznaczyć, że grzyby mają także korzystny wpływ na ekosystemy podziemne i trudno sobie wyobrazić życie bez ich obecności w tego typu obiektach.

Jaskinia Driny (Słowacja): A – wspaniałe formy naciekowe, B – pobieranie wymazów z powierzchni skalnych do badań mikrobiologicznych
Jaskinia Driny (Słowacja): A – wspaniałe formy naciekowe, B – pobieranie wymazów z powierzchni skalnych do badań mikrobiologicznych, fot. Rafał Ogórek

Mówiąc o obecności grzybów w ekosystemach podziemnych, należy wspomnieć o geomykologii. Samo pojecie zostało wprowadzone do literatury w celu odróżnienia procesów geologicznych zachodzących przy udziale grzybów od tych, w których biorą udział głównie bakterie (geomikrobiologia). Zatem, geomykologia zajmuje się głównie wpływem grzybów na procesy geologiczne, w tym wietrzenie skał oraz minerałów, akumulację metali oraz udział grzybów w obiegu pierwiastków i składników odżywczych. Grzyby mogą oddziaływać na skały i inne podłoża mineralne w sposób biochemiczny i/lub biomechaniczny. Pierwsza z wymienionych aktywności polega na wydzielaniu przez grzyby do środowiska różnych związków, np. kwasów, barwników oraz związków chelatujących metale. Natomiast aktywność biomechaniczna ma znikome znaczenie i dotyczy głównie skał wapiennych. Polega na penetracji mechanicznej podłoży mineralnych przez grzyby poprzez wytwarzanie strzępek.

Najczęściej izolowane rodzaje grzybów mikroskopijnych z ekosystemów podziemnych: A – Alternaria, B – Aspergillus, D – Cladosporium, E – Penicillium / Microscopic fungi most frequently isolated from undeground ecosystems: A – Alternaria, B – Aspergillus, D – Cladosporium, E – Penicillium
Najczęściej izolowane rodzaje grzybów mikroskopijnych z ekosystemów podziemnych: A – Alternaria, B – Aspergillus, C – Cladosporium, D – Penicillium, fot. Rafał Ogórek

Z obiektów podziemnych izoluje się głównie grzyby należące do gromady Ascomycota (workowce), które stanowią 69,1% wszystkich uzyskiwanych grzybów. Grzyby należące do tej gromady powszechnie występują w środowisku. Kolejne gromady to 20,0% Basidiomycota (podstawczaki), 6,6% Zygomycota (sprzężniaki), 2,6% Mycetozoa (śluzowce), 1,0% Oomycota (lęgniowce) i 0,8% inne. Z kolei, najczęściej występujące w podziemiach rodzaje grzybów to: Aspergillus, Penicillium, Mucor, Fusarium, Trichoderma, Cladosporium, Alternaria, Paecilomyces, Acremonium, Chrysosporium, Laboulbenia, Rhizopus, Mortierella i Chaetomium. Dodatkowo w przypadku obecności nietoperzy i ich odchodów w podziemiach, mogą pojawiać się gatunki zaliczane do: Pseudogymnoascus, Histoplasma i Geomyces. Mimo że badania speleomykologiczne prowadzone są od kilkudziesięciu lat to wiele grup grzybów jest wciąż mało poznanych. Przykładem mogą być dermatofity, czyli gatunki powodujące grzybice skóry i jej przydatków (włosów i paznokci). Do tej pory stwierdzono, że w obiektach podziemnych mogą występować dermatofity, takie jak: Artroderma curreyi, Artroderma quadrifidum, Microsporum gypseum, Trichophyton mentagrophytes, Trichophyton rubrum i Trichophyton terrestre.

Ekosystemy podziemne są niesamowitymi miejscami pod względem walorów wizualnych, kulturowych i biologicznych. Zwierzęta i mikroorganizmy w nich występujące są wyjątkowe i bardzo często wytwarzają specyficzne mechanizmy pozwalające im na czasowe przetrwanie lub życie w tak ekstremalnych warunkach. Szczególnie ciekawe i nadal jeszcze mało poznane wydają się być zagadnienia związane ze speleomykologią, czyli grzybami w ekosystemach podziemnych. Z jednej strony, organizmy te wywierają nieoceniony wpływ na życie w obiektach podziemnych, ale z drugiej, mogą stwarzać w nich zagrożenie biologiczne dla innych organizmów żywych.

Dodane przez: Małgorzata Jurkiewicz

27 Sty 2021

ostatnia modyfikacja: 28 Sty 2021